DE1108810B - Electrolytic capacitor with liquid electrolyte - Google Patents
Electrolytic capacitor with liquid electrolyteInfo
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Description
Elektrolytkondensator mit flüssigem Elektrolyten Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrolytkondensator, der einen flüssigen, sauer oder basisch reagierenden Elektrolyten enthält und insbesondere von einem metallischen, dünnen, möglichst dicht verschlossenen Gehäuse umgeben ist, das wiederum von einem starken, mechanischen Beanspruchungen gewachsenen äußeren Gehäuse umschlossen ist.Electrolytic capacitor with liquid electrolyte The invention relates on an electrolytic capacitor, which is a liquid, acidic or basic reacting Contains electrolytes and in particular of a metallic, thin, if possible sealed housing is surrounded, which in turn by a strong, mechanical Stresses grown outer housing is enclosed.
Es ist bekanntlich schwierig, bei Elektrolytkondensatoren mit flüssigem Elektrolyten einen feuchtigkeitsdichten Abschluß zwischen Deckel und Elektrolytbehälter zu erzielen. Der Abschluß von Elektrolytkondensatoren zur Verhinderung des Auslaufens des Elektrolyten ist aber besonders wichtig, weil hiervon eine sichere Wirkungsweise abhängt. Bei einigen Ausführungsformen von Elektrolytkondensatoren wird diese Schwierigkeit dadurch umgangen, daß der zunächst flüssige Elektrolyt durch geeignete Zusätze eingedickt wird.It is known to be difficult with electrolytic capacitors with liquid Electrolytes create a moisture-proof seal between the lid and the electrolyte container to achieve. The completion of electrolytic capacitors to prevent leakage of the electrolyte is particularly important because it ensures a safe mode of action depends. In some embodiments of electrolytic capacitors, this difficulty arises circumvented by the fact that the initially liquid electrolyte thickened by suitable additives will.
Aber auch bei Kondensatoren mit eingedicktem, sogenanntem trockenem Elektrolyten kann es vorkommen, daß der Elektrolyt im Betrieb flüssig wird und aus dem Kondensatorkörper entweicht. Der ausgetretene Elektrolyt kann dann ebenfalls leicht die Gehäusewand angreifen. Zur Vermeidung dieses Nachteiles hat man den Hohlraum zwischen dem Gehäuse und dem Kondensatorkörper mit einer saugfähigen Masse ausgefüllt, die den ausgetretenen Elektrolyten aufnimmt. Außerdem lassen sich nicht bei allen Elektrolytkondensatoren eingedickte Elektrolyte verwenden, z. B. bei den neuerdings immer häufiger zur Verwendung kommenden Tantalkondensatoren mit Sinterkörpern. Bei diesen Kondensatoren müssen dünnflüssige Elektrolyte, meist starke Säuren, z. B. Schwefelsäure, benutzt werden. Es hat sich nun gezeigt, daß die bekannten Ausführungen eines flüssigkeitsdichten Abschlusses den Anforderungen, z. B. bei Tantalkondensatoren, nicht genügen, da selbst bei den kleinsten Undichtigkeiten im Gehäuse die Säure leicht austritt und daher Zerstörungen am Kondensatorgefäß und an anderen elektrischen Bauelementen verursachen kann, selbst wenn der Elektrolyt von einer saugfähigen Masse zwischen dem Gehäuse und dem Kondensatorkörper aufgenommen wird. Auch der aufgesaugte stark saure oder basische Elektrolyt steht mit der Gehäusewand in Kontakt, so daß auch durch die saugfähige Masse eine Korrosion des Gehäuses nicht vermieden wird.But also with condensers with thickened, so-called dry Electrolytes, it can happen that the electrolyte becomes liquid during operation and runs out escapes from the capacitor body. The leaked electrolyte can then also easily attack the housing wall. To avoid this disadvantage, one has the cavity between the housing and the capacitor body filled with an absorbent compound, which absorbs the leaked electrolyte. In addition, they can not be used at all Electrolytic capacitors use thickened electrolytes, e.g. B. with the recently tantalum capacitors with sintered bodies that are used more and more frequently. at These capacitors must have low-viscosity electrolytes, usually strong acids, e.g. B. Sulfuric acid. It has now been shown that the known designs a liquid-tight seal the requirements, z. B. with tantalum capacitors, not enough, because even the smallest leaks in the housing will cause acid easily escapes and therefore destroys the capacitor vessel and other electrical ones Components can cause even if the electrolyte is absorbed by an absorbent Ground is added between the housing and the capacitor body. Also the strongly acidic or basic electrolyte that has been absorbed is in contact with the housing wall, so that corrosion of the housing is not avoided even by the absorbent mass will.
Ferner kann bei Elektrolytkondensatoren gelegentlich der Fall eintreten, daß im Betrieb, z. B. durch falsche Polung, überbeanspruchung, hohe Betriebstemperatur usw., im Innern des Kondensators beachtliche Gasmengen durch Elektrolyse des Elektrolyten infolge des stets vorhandenen Reststromes entstehen. Wenn keine Expansionsmöglichkeit für die über dem Elektrolyten befindlichen Gase vorhanden ist, besteht die Gefahr, daß das Gehäuse durch den entstehenden überdruck undicht wird und der Elektrolyt ausläuft. Um das Entweichen der Gase zu ermöglichen, kann man am Kondensatorgehäuse Ventile anbringen, die sich nur öffnen, wenn ein bestimmter überdruck im Kondensator vorherrscht. Durch dieses Ventil soll an sich vermieden werden, daß Flüssigkeit aus der Auslaßöffnung heraustritt. In der Praxis zeigt es sich aber, obwohl auf einen dichten Verschluß größte Sorgfalt gelegt wird, daß der Austritt der Elektrolytflüssigkeit nie ganz vermieden werden kann, sobald sich das Ventil zum Gasauslaß öffnet. Auch hier zeigt sich also der Nachteil, daß Teile des Kondensatorgefäßes oder andere Bauteile durch einen chemisch aktiven Elektrolyten angegriffen werden können.Furthermore, with electrolytic capacitors it can occasionally occur that in operation, z. B. due to incorrect polarity, overuse, high operating temperature etc., considerable amounts of gas inside the capacitor due to electrolysis of the electrolyte arise as a result of the residual current that is always present. If there is no possibility of expansion for the gases above the electrolyte is available, there is a risk of that the housing is leaking due to the overpressure and the electrolyte expires. In order to allow the gases to escape, one can on the condenser housing Install valves that only open when there is a certain excess pressure in the condenser prevails. This valve is intended to prevent liquid in itself emerges from the outlet opening. In practice, however, it shows up, though Great care is taken to ensure that the electrolyte liquid does not leak can never be completely avoided as soon as the valve to the gas outlet opens. Even So here there is the disadvantage that parts of the condenser vessel or others Components can be attacked by a chemically active electrolyte.
Man hat zwar versucht, diesen Nachteil dadurch zu beheben, daß man das Ventil durch eine Kappe abdeckt und den Hohlraum zwischen Kappe und Ventil mit einer saugfähigen Masse, z. B. mit Holz-oder Glaswolle, füllt. Da aber bei den hier betrachteten Elektrolytkondensatoren die Füllflüssigkeit chemisch aktiv ist und oft einen sauren Charakter hat, werden dennoch Teile des Kondensatorgefäßes zersetzt.Attempts have been made to remedy this disadvantage by the valve is covered by a cap and the cavity between the cap and valve with an absorbent mass, e.g. B. with wood or glass wool, fills. But here with them considered electrolytic capacitors the filling liquid is chemically active and often has an acidic character, parts of the condenser vessel are nevertheless decomposed.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden, also das Austreten der Elektrolytflüssigkeit aus dem Gehäuse unter allen Umständen zu verhindern, was bisher besondere und kostspielige Maßnahmen erforderte, und den Elektrolytkondensator so aufzubauen, daß gleichzeitig ein mechanischer Schutz gegen Explosionsgefahr bei entstehendem überdruck im Kondensator ermöglicht wird. Zu diesem Zweck wird eine bekannte Ausführungsform eines Elektrolytkondensators verwendet, die darin besteht, daß der Elektrolytkondensator zunächst von einem metallischen; dünnen, möglichst dicht verschlossenen Gehäuse umgeben wird, das seinerseits von einem starken, mechanischen Beanspruchungen gewachsenen äußeren Gehäuse umschlossen ist. Bei dem bekannten Elektrolytkondensator ist zwischen dem inneren und äußeren Gehäuse ein stoßdämpfender Stoff, z. B. Wachs, angeordnet, um auf diese Weise einen größeren Schutz gegen mechanische Verletzungen der empfindlichen Kondensatorwickelteile zu erzielen.The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned, that is, the leakage of the electrolyte liquid from the housing under all circumstances to prevent what previously required special and costly measures, and the Build electrolytic capacitor so that at the same time a mechanical protection against the risk of explosion if overpressure occurs in the condenser. For this purpose, a known embodiment of an electrolytic capacitor used, which consists in that the electrolytic capacitor initially from a metallic; thin, as tightly closed housing is surrounded, which in turn is surrounded by enclosed in a strong, mechanical stress-resistant outer housing is. In the known electrolytic capacitor is between the inner and outer Housing a shock absorbing material, e.g. B. wax, arranged in this way a greater protection against mechanical damage to the sensitive capacitor winding parts to achieve.
Demgegenüber wird bei einem Elektrolytkondensator mit einem flüssigen, sauer oder basisch reagierenden Elektrolyten und einem zwischen dem Kondensatorkörper und dem äußeren Gehäuse mit einer saugfähigen Masse angefüllten Hohlraum gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die saugfähige Masse Zusätze enthält, welche sich mit dem Elektrolyten ohne Gasbildung zu neutral reagierenden Stoffen umsetzen.In contrast, an electrolytic capacitor with a liquid, acidic or basic reacting electrolytes and one between the capacitor body and the outer housing filled with an absorbent material cavity according to FIG Invention proposed that the absorbent mass contains additives that deal with convert the electrolyte into neutral reacting substances without gas formation.
Die Wirkungsweise des Elektrolytkondensators gemäß der Erfindung besteht darin, daß im Falle des Austretens der Elektrolyt$üssigkeit aus dem inneren Behälter diese zunächst von dem saugfähigen Stoff aufgenommen und von den darin enthaltenen Zusatzstoffen chemisch neutralisiert wird, so daß das äußere Gehäuse vor der Einwirkung des Elektrolyten und somit der Zersetzung geschützt bleibt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Elektrolytkondensator nach außen vollkommen flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist. Da ferner das äußere Gehäuse aus festem und widerstandsfähigem Material besteht, bietet es gleichzeitig einen mechanischen Schutz bei Explosion infolge des im Innern des Kondensators entstehenden Gasüberdruckes bei unvorschriftsmäßigem Betrieb.The operation of the electrolytic capacitor according to the invention is that in the event of leakage of the electrolyte liquid from the inner container this is initially absorbed by the absorbent material and by the substances it contains Additives are chemically neutralized, so that the outer casing from exposure of the electrolyte and thus the decomposition remains protected. That way will achieves that the electrolytic capacitor is completely liquid-tight to the outside is completed. Furthermore, since the outer housing is made of strong and durable Material, it also offers mechanical protection in the event of an explosion as a result of the excess gas pressure created inside the condenser in the event of improper use Operation.
Die Ausführung- eines Elektrolytkondensators gemäß der Erfindung bietet zudem noch den Vorteil, daß man infolge des verwendeten äußeren Gehäuses aus kräftigem Material die Maßnahme durchführen kann, die innere Gefäßwandung aus sehr dünnem Blech herzustellen, das leicht und billig durch Falzen oder Löten möglichst flüssigkeitsdicht gemacht werden kann. Derartige dünnwandige Gefäße besitzen eine gute Elastizität, so daß man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der inneren Gefäßwandung leicht jede gewünschte Form geben kann. Insbesondere kann das innere Gefäß ziehharmonikaartig ausgebildet werden, so daß bei entstehenden überdrucken im Kondensator ohne weiteres eine Raumvergrößerung des Gefäßes möglich ist.The embodiment of an electrolytic capacitor according to the invention offers also has the advantage that you have a powerful because of the outer housing used The inner vessel wall is made of very thin material that can carry out the measure Produce sheet metal that is as liquid-tight as possible easily and cheaply by folding or soldering can be made. Such thin-walled vessels have good elasticity, so that you can easily in a further embodiment of the invention of the inner vessel wall can give any shape you want. In particular, the inner vessel can be in the form of an accordion be formed so that in the event of overpressure in the condenser easily an increase in the space of the vessel is possible.
Obwohl diese Ausführungsform eines Elektrolytkondensators genügenden Raum für die im Kondensator während des Betriebes entstehenden Gase bietet, ist es aber gegebenenfalls zweckmäßig, eine weitere Schutzmaßnahme zu treffen, indem man die Wandung des inneren Gehäuses an der zu verschließenden, offenen Seite verstärkt und an einer anderen Stelle schwächt, z. B. einkerbt. Durch diese Maßnahme soll erreicht werden, daß bei bestimmtem überdruck im Gehäuse dieses nicht an den Dichtungsteilen, sondern an der eingekerbten Stelle aufreißt und so das Entweichen der Gase ermöglicht wird. Das äußere Gehäuse kann auf Grund seiner starkwandigen Ausbildung den Gasdruck aufnehmen. Ferner bietet natürlich das äußere, starkwandige Gefäß genügend Schutz für den Elektrolytkondensator, falls dieser bei dem Einbau in irgendwelche Geräte starken Beanspruchungen durch Stoß und Druck ausgesetzt ist. Auch wirkt die zwischen dem inneren und äußeren Gehäuse befindliche, saugfähige Masse bei mechanischen Erschütterungen stoßdämpfend. Als Material für die saugfähige Masse haben sich Kieselgur, Kaolin, Silikagel oder Ton oder ein Gemisch dieser Stoffe als besonders zweckmäßig erwiesen. Diese Stoffe können noch Spuren von Flüssigkeit aufnehmen und festhalten.Although this embodiment of an electrolytic capacitor is sufficient Provides space for the gases produced in the condenser during operation however, it may be useful to take a further protective measure by the wall of the inner housing is reinforced on the open side to be closed and weakens elsewhere, e.g. B. notches. This measure is intended to can be achieved that with a certain overpressure in the housing this does not affect the sealing parts, but tears open at the notched point and thus allows the gases to escape will. Due to its thick-walled design, the outer housing can handle the gas pressure take up. Furthermore, of course, the outer, thick-walled vessel offers sufficient protection for the electrolytic capacitor, if it is installed in any device is exposed to high levels of impact and pressure. The between the inner and outer housing, absorbent mass in the event of mechanical vibrations shock absorbing. Diatomite, kaolin, Silica gel or clay or a mixture of these substances proved to be particularly useful. These substances can still absorb and hold traces of liquid.
Im folgenden wird die Erfindung bei Anwendung auf einen Tantal-Elektrolytkondensator erläutert, und zwar an Hand der Zeichnung, die einen Längsschnitt durch einen solchen Kondensator zeigt.In the following, the invention is applied to a tantalum electrolytic capacitor explained, on the basis of the drawing, which shows a longitudinal section through such a Capacitor shows.
Mit 1 ist ein aus Tantal bestehender Sinterkörper bezeichnet, der mit einer Oxydhaut überzogen ist und die Anode bildet. Die andere Elektrode, die Kathode, besteht vorzugsweise aus einem dünnwandigen Silberbecher 2, der zur Aufnahme des Elektrolyten 3 dient. Als solcher wird z. B. Schwefelsäure verwendet. Die Wandung des Elektrolytbehälters 2 ist an der offenen Seite 4 flanschförmig ausgebildet und verstärkt und weist an einer anderen Stelle eine Einkerbung 5 auf. An der oberen Seite ist das Gefäß 2 mittels einer den Deckel bildenden Tantalplatte 6 unter Einfügung einer isolierenden Zwischenlage 7 durch Verbördelung möglichst flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Die Tantalplatte 6 dient gleichzeitig als Träger für die Elektrodenzuführung 8, die wiederum als Halteglied für den Sinterkörper 1 wirkt. Zwischen dem Elektrolyten und dem Becherverschluß verbleibt ein mit Luft gefüllter Zwischenraum 9, der die im Betrieb entwickelten Gase aufnimmt. Um das Entweichen dieser Gase bei bestimmtem überdruck zu ermöglichen, dient die bereits genannte Einkerbung 5. An dieser Stelle kann die flüssige Schwefelsäure in. den Raum 10 eintreten, der mit einer saugfähigen Masse, z. B. mit Kieselgur, gefüllt ist und der durch das äußere Gehäuse 11 aus stärkerem Metall abgeschlossen ist. Dieses kann vorzugsweise aus säurefestem Stahl bestehen oder auf der Innenseite mit einer Bleiauflage versehen sein. Auf der Innenwandung des äußeren Gehäuses befindet sich ferner eine isolierende Zwischenlage 12, welche die Tantalplatte 6, die am äußeren Gehäuse anliegt, um eine Bewegung des inneren Behälters innerhalb des Gehäuses zu vermeiden, von diesem elektrisch isoliert. Aus dem gleichen Grunde sitzt der Elektrolytbehälter 2 auf dem Boden des äußeren Gehäuses auf. Der saugfähigen Masse im Raum 10 sind nun Stoffe zugesetzt, welche die an der Einkerbung oder an einer anderen undichten Stelle austretende Schwefelsäure neutralisieren. Als Zusatzstoff kommt z. B. Bleioxyd in Betracht, das sich mit der austretenden Schwefelsäure zu Bleisulfat und Wasser gemäß der Reaktionsgleichung Pb O -I- H2 S 04 = Pb S 04 i- H2 O umsetzt. An Stelle von Bleioxyd können auch andere geeignete Metalloxyde, wie Bariumoxyd, Kalziumoxyd oder Zinkoxyd verwendet werden.1 with a sintered body made of tantalum is referred to, the is covered with an oxide skin and forms the anode. The other electrode that Cathode, preferably consists of a thin-walled silver cup 2, which is used for receiving of the electrolyte 3 is used. As such, z. B. sulfuric acid is used. The wall of the electrolyte container 2 is flange-shaped on the open side 4 and reinforced and has a notch 5 at another point. At the top On the side, the vessel 2 is inserted by means of a tantalum plate 6 forming the cover an insulating intermediate layer 7 as liquid-tight as possible by crimping closed. The tantalum plate 6 also serves as a carrier for the electrode feed 8, which in turn acts as a holding member for the sintered body 1. Between the electrolyte and the cup closure remains an air-filled space 9, which the absorbs gases developed during operation. To the escape of these gases with certain The notch 5 already mentioned serves to enable overpressure. At this point The liquid sulfuric acid can enter. The space 10, which is filled with an absorbent Mass, e.g. B. with kieselguhr, is filled and through the outer housing 11 from stronger metal is complete. This can preferably be made of acid-proof steel exist or be provided with a lead layer on the inside. On the inside wall of the outer housing is also an insulating intermediate layer 12, which the tantalum plate 6, which rests on the outer housing, to a movement of the inner Containers within the housing to avoid being electrically isolated from this. the end for the same reason, the electrolyte container 2 sits on the bottom of the outer case on. Substances are now added to the absorbent mass in space 10, which the Neutralize notches or sulfuric acid leaking at another point. As an additive z. B. lead oxide into consideration, which is with the exiting Sulfuric acid to lead sulfate and water according to the reaction equation Pb O -I- H2 S 04 = Pb S 04 i- H2 O converts. Instead of lead oxide, other suitable ones can also be used Metal oxides such as barium oxide, calcium oxide or zinc oxide can be used.
Auf diese Weise wird also verhindert, daß Teile des Kondensatorgefäßes oder andere Bauteile durch die chemisch aktive Schwefelsäure angegriffen werden.In this way it is prevented that parts of the condenser vessel or other components are attacked by the chemically active sulfuric acid.
Von den elektrischen Anschlußleitungen 13 und 14 ist eine direkt am Gefäßboden des als Kathode wirkenden Elektrolytbechers befestigt und besteht aus Kupferdraht, während die andere aus Nickel-Kupfer-Draht, der in elektrischer Verbindung mit dem Ta- Sinterkörper steht, isoliert aus dem Gehäuse 11 herausgeführt ist. An der Durchführungsstelle ist das äußere Gehäuse mittels einer Glasperle 15 dicht verschlossen.Of the electrical connection lines 13 and 14, one is directly on The bottom of the electrolyte cup acting as a cathode is attached and consists of Copper wire, while the other is made of nickel-copper wire that is in electrical connection with the Sintered body stands, led out of the housing 11 in an isolated manner is. The outer housing is at the lead-through point by means of a glass bead 15 tightly closed.
Die Erfindung ist nicht nur auf Tantal-Elektrolytkondensatoren, sondern. auch auf andere Elektrolytkondensatoren, die einen flüssigen, chemisch aktiven Elektrolyten enthalten, mit gleich gutem Erfolg anwendbar. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die Erfindung auf andere elektrische Bauelemente anzuwenden, die einen solchen Elektrolyten enthalten und bei denen die dargelegten Forderungen bestehen, z. B. die nach Schutz vor chemischen Angriffen des Gehäuses durch den Elektrolyten.The invention is not only based on tantalum electrolytic capacitors, but. also to other electrolytic capacitors that have a liquid, chemically active electrolyte included, applicable with equal success. If necessary, it is also possible to apply the invention to other electrical components which have such an electrolyte and for which the requirements set out exist, e.g. B. the after protection against chemical attack on the housing by the electrolyte.
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